人教版选修4高中化学4.3电解池(38张PPT)

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名称 人教版选修4高中化学4.3电解池(38张PPT)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2020-08-06 15:09:27

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文档简介

(共38张PPT)
第三节
电解池
氢气
氧气
电解
电解水
:2
H2O
====2
H2
↑+
O2↑
+
_
1、电解质是指在_____________能够导电的化合物。
2、电离是指电解质在_____________或__________状态下离解成____________的过程。
3、原电池是_____________
的装置

4、构成原电池的条件是
水溶液或熔融状态下
水溶液
熔融
自由移动离子
把化学能转化为电能
两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应
探究实验1




没有且不能自发发生原电池反应
甲装置不满足构成原电池的条件
分析原因:
实验步骤
如图甲所示,将用导线连接在一起的两根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的U型管中,观察现象。
实验现象
结论
探究实验2
--
如图所示,将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接,浸入盛有CuCl2溶液的烧杯中
,再接通12V直流电,观察现象。
约3~5min后切断电源。
Cu
Cl2
阴极
阳极
CuCl2溶液


实践探究
1、向氯化铜溶液中通入直流电
A:理论先行
思考1:氯化铜溶液中含有哪些微粒?
思考2:在通电时这些微粒各向什么区移动?
思考3:猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么样的电极反应?产物可能是哪些?
阳离子:Cu2+
H+
阴离子:Cl-
OH-
Cu2+
H+向阴极区移动;
Cl-
OH-向阳极区移动
Cl-→Cl2↑
OH-→O2↑
H2O
H+
+
OH-
CuCl2=
Cu2++2Cl-
阴极区:
Cu2+→Cu
H+→H2↑
阳极区:
实验结果交流
B.
实验记录
有气泡逸出
有红色固体析出
氯气

不能使带火星木条复燃
使淀粉碘化钾试纸变蓝
—————
氧气?
氢气?
阴极
阳极
实验现象
产物验证
产物确定
1.电解:
使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起
氧化还原反应的过程,叫做电解。
3.构成电解池的条件:
①直流电源;
阴极:与电源负极相连
[氧化反应]
阳极:与电源正极相连
[还原反应]
②阴、阳
电极
③电解质溶液或熔融电解质;
2.电解池:
电能转变为化学能的装置。
一、电解原理
④形成闭合回路。
阴离子失去电子,阳离子得到电子的过程叫放电。
一、电解原理
影响离子放电的因素:
4.放电能力
阴极:氧化性强的离子先得电子
金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强,越容易得电子。
金属
>
S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42->F-
阳极:还原性强的离子先失电子
电解质在水溶液中放电顺序
除Pt、Au
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+
>Pb2+
>
Sn2+
+>Fe2+>Zn2+
浓度大时先于
H+放电
>H+
>
Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
水中H+先放电
①离子移动
 通电前:CuCl2
=
Cu2+
+
2Cl-,
Cu2+、Cl-为自由移动的离子;
通电后:Cu2+ H+移向阴极,
Cl- OH-移向阳极;
②电极反应:
2Cl-

2e-
=
Cl2↑(氧化反应)
Cu2+

2e-
=
Cu(还原反应)
5.实验微观解释
一、电解原理:
阳极:
阴极:
Cu2+
oooooooooooooooooooo
?




阴极
阳极
Cu
Cl2
电解氯化铜溶液实验装置
e-
e-
单击电子流动
③电解池中离子和电子的移动方向
结一结:
①电极反应:
阳氧化、阴还原
②离子流向:
异性相吸
③电子流向:
电子从负极流向阴极,经溶液离子
导电,再从阳极流回正极
(阳氧)
电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果:
离子放电的顺序
H+
>Na+
OH->SO42-
4OH--4e-=2H2O
+O2↑
4H+
+4e-=2H2

阳极

阴极:
1.分析溶液中存在的所有离子(包括水的电离)、并分成阳离子组和阴离子组。
2.根据放电规律,阳离子在阴极发生还原反应,而阴离子在阳极发生氧化反应,完成电极反应式。(注意得失电子守恒)
3.由阴阳两电极反应式,合并得总反应式。(弱电解质的须保持分子形式)
写电极反应【方法小结】
[例]以石墨碳棒为电极,请写出电解下列溶液时,在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。
CuSO4溶液:
想一想、做一做
阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑
或(4H2O
4H++4OH-)
阴极:2Cu2+
+4e-=2Cu
电解
总反应式:2Cu2++2H2O=Cu+O2↑+4H+
想一想,H+应该在哪一极生成?
[例]以石墨碳棒为电极,请写出分别电解下列溶液时,在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。
(1)NaCl溶液:
(2)CuSO4溶液:
想一想、做一做
阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑
或(4H2O
4H++4OH-)
阴极:2Cu2+
+4e-=2Cu
电解
总反应式:2Cu2++2H2O=Cu+O2↑+4H+
阳极:2Cl--2e-=Cl2↑
阴极:2H++2e-=H2↑
或(2H2O
2H++2OH-)
总反应方程式:2Cl-+2H2O
=
Cl2↑+H2↑+2OH-
电解
想一想,H+应该在哪一极生成?
OH-在哪一极?
电解池与原电池有哪些异同
①两电极接直流电源
②电解质溶液
③形成闭合回路
①活泼性不同的两电极
②电解质溶液
③形成闭合回路
形成条件
将电能
转变成化学能的装置
将化学能
转变成电能的装置
定义
装置
实例
电解池
原电池
装置
电解池与原电池有哪些异同(续)
电源负极→电解池阴极电解池阳极→电源正极
电子
流向
阳极:氧化反应,溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子
阴极:还原反应,溶液中的阳离子得电子
负极:氧化反应,金属失电子
正极:还原反应,溶液中的阳离子得电子
电极
反应
阳极:与电源正极相连
阴极:与电源负极相连
负极:较活泼金属
正极:较不活泼金属(或能导电的非金属)
电极
名称
电解池
原电池
装置
练习:以石墨作电极,电解下列溶液,写出电极反应及电解总反应式。
  AgNO3溶液
试一试
阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑或(4H2O=4H++4OH-)
阴极:4Ag++4e-=4Ag
总反应式:4Ag++2H2O==4Ag
+O2
↑+4H+
通电
三、电解规律(用惰性电极电解时)
⑴电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时,如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液
电解后溶液中溶质的质量分数
,若要恢复
原来的浓度,只需加入一定量的
即可。
实质:电解水
例如:电解硫酸钠溶液
增大

⑵电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的
无氧酸盐溶液,如电解盐酸、CuCl2溶液等
电解后溶液中溶质的质量分数
,若要恢复
原来的组成和浓度,需加入一定量的
(通入一
定量的HCl气体)
阳极:
2Cl
--
2e-=Cl2↑
阴极:
2H+
+2e-=
H2

电解盐酸
实质:电解质本身被电解
减小
溶质
⑶电解不活泼金属的含氧酸盐时,电解质和水都
有一部分被电解,如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液
等。
阳极

4OH--4e-=2H2O
+O2↑
阴极:
2Cu2+
+4e-=2Cu
电解后原溶液中溶质的质量分数减小,若要恢
复原来的组成和浓度,需加入一定量金属氧化物。
电解CuSO4溶液
⑷电解活泼金属的含氧酸盐溶液时,电解质和水
都有一部分被电解,如电解NaCl溶液等。
电解后原溶液中溶质的质量分数减小,若要恢
复原来的组成和浓度,需通入一定量的HCl。
阳极
(C):
2Cl
--
2e-=Cl2↑
阴极
(C):
2H+
+2e-=
H2

(1)在NaCl溶液中,NaCl电离出
,H2O电离出

通电后,在电场的作用下,
向阴极移动,
向阳极移动。
在阳极,由于
容易失去电子,被氧化生成

阳极方程式:
;
(2)在阴极,由于
容易得到电子被还原生成

使H2O
电离向右移动,因此阴极
浓度增大,PH

阴极方程式:

2Cl-
-
2e-
=
Cl2
2H+
+
2e-
=
H2
Na+、Cl-
H+、OH-
Cl-、OH-
Cl-
Cl2
H+
H2
OH-
增大
Na+、H+
四、电解原理的应用
1、氯碱工业
电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。
总化学方程式:
;
总离子方程式:
.
(3)电解前向溶液中滴加酚酞,通电后现象为:
___________
,两极极板上都有气体产生,如何检验气体的种类?
阴极附近的溶液无色变为红色
阳极:产生刺激气体使湿润KI淀粉试纸变蓝色.
阴极:产生无色、无味气体
(2)避免生成物H2和Cl2混合,
因为:
.
(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,
反应方程式:
.
第一个问题:
Cl2
+2
NaOH
=NaCl
+
NaClO
+
H2O
混合遇火或遇强光爆炸
解决方法:使用离子交换膜
提示:
第二个问题:精制食盐水
泥沙、Na+、
Cl-、Mg2+、
Ca2+、
Fe3+
、SO42-
Na+、
Cl-、
.Mg2+、
Ca2+、
Fe3+

SO42-
Na+、
Cl-、
Mg2+、
Ca2+、
Fe3+
、引入Ba2+
Na+、
Cl-、
Ca2+

Ba2+
、引入OH-
Na+、
Cl-、CO32-、OH-
Na+、
Cl-
沉降
除泥沙
略过量BaCl2
溶液
除SO42-
略过量Na2CO3
溶液
除Ca2+.
Ba2+
略过量NaOH
溶液
除Fe3+
,
Mg2+
适量HCl溶液
调节PH
除CO32-
、OH-
2、铜的电解精炼
⑴粗铜所含的杂质
Zn、Fe、Ni、Ag、Au等
⑵粗铜的精炼
以粗铜为阳极,以纯
铜为阴极,
以CuSO4溶液
为电解液进行电解
阳极:
Zn
-2e-=Zn2+
Fe-2e-=Fe2+
Ni
-2e-=Ni2+
Cu-2e-=Cu2+
阴极:
Cu2+
+2e-=Cu
3、电镀
⑴、概念:应用电解原理在某些金属表面镀上一层
其它金属或合金的过程。
⑵、电镀池形成条件
①镀件作阴极
②镀层金属作阳极
③含镀层金属阳离子
的盐溶液作电解液
⑶、电镀的特点
电镀液的组成及酸碱性保持不变
4、电冶金(冶炼活泼金属钠、镁、铝等)
制取金属钠
电解熔融状态的氯化钠。
通直流电后,
阳极:
2Cl
-
-2e-
==
Cl2↑
阴极:
2Na+
+
2e-
==
2Na
总反应:
结论:电解法是冶炼金属的一种重要方
法,是最强有力的氧化还原的手段。
4、电冶金(使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属的
      方法)
制取金属铝
电解熔融状态的氧化铝。
阳极:
6O
2-
-12e-
==
3O2↑
阴极:
4Al
3+
+
12e-
==
4Al
总反应:
原电池、电解池、电镀池判定规律
若无外接电源,
可能是原电池,然后依据原
电池的形成条件分析判定,主要思路是“三看”
先看电极:两极为导体且活泼性不同
再看溶液:两极插入电解质溶液中
后看回路:形成闭合回路或两极接触
若有外接电源,两极插入电解质溶液中,
则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质
溶液中的金属阳离子相同,则为电镀池,其余情
况为电解池。
讨论:比较电解池和原电池的异同~~~~~~
发生氧化还原反应,从而形成电流
电流通过引起氧化还原反应
两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应
电源、电极(惰性或非惰性)、电解质(水溶液或熔融态)
由电极本身决定
正极:流入电子
负极:流出电子
由外电源决定
阳极:连电源正极
阴极:连电源负极
(外电路)负极

正极
电源负极→阴极→阳极→电源正极
(外电路)正极→负极
电源正极→阳极→阴极→电源负极
负极:Zn
-
2e-
=Zn2+(氧化反应)
正极:2H+
+
2e-
=H2↑(还原原应)
阳极:2
CI-
-
2e-
=
CI2
↑(氧化反应)
阴极:
Cu2+
+
2e-
=
Cu
(还原反应)
化学能→
电能
电能→化学能
设计电池、金属防腐
氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼
铜锌原电池
电解氯化铜
练习
1、分析下图,哪个是原电池,哪个是电解池。
2、下列说法或实验现象的描述不正确的是(

A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡
B.把铜片插入氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁
C.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速度加快
D.与电源负极相连的是电解槽的阴极
B
不变
1.28
Zn
-2e-=Zn2+
Cu2+
+2e-=Cu